科學前沿 最新研究，外星人為甚麼要發射馮諾伊曼探測器？星際殖民的原理和策略又是怎麼樣的？

各位好,歡迎收看本期科學竇鏡 上世紀數學家,物理學家 同時也是計算機科學家和工程師的約翰·馮諾依曼 提出了一種可以自我複製的機器人 叫做馮諾依曼探測器 他的想法和筆記後來被編入一本名爲自我複製理論的書中 不過這本書在1966年他去世後纔出版 爲什麼很多科學家都喜歡在死後出版自己的著作呢 這個問題非常值得思考 隨着時間的推移 諾依曼的理論對尋找外星智能生命的活動產生了潛移默化的影響 一些學者指出 先進的智能應該已經部署了這樣的探測器 2022年紐約市理工學院的副教授格雷格·馬特洛夫 在國際天體生物學雜誌上發表了一篇論文 論文中探討了自我複製的原因和技術挑戰 除了研究爲什麼高級物種會使用馮諾依曼探測器之外 他還探索了星際旅行的可行方法、策略以及在哪裏找到它們 馬特洛夫這個人頭銜一大堆 並且一直是美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的顧問 他在太陽翻技術方面的開創性研究 已經被NASA用於開發星際探測器 和轉移潛在的危險物體小行星 在他的幫助下 星際推進研究確立爲學術界應用物理學的一個分支 外面到底有人嗎? 我們爲什麼找不到他們? 這是幾乎每個人都關心的問題 幾十年來 這個問題的熱度從來沒有下降過 馮諾依曼的思想與太空探索之間的聯繫 出現在1970年的某個時間 它主要是由於星際研究引起的 例如戴達羅斯計劃 這是由英國星際學會 在1973年至77年之間開發的火箭概念 它利用一種特殊的內部約束高級核聚變技術 需要在地球軌道上建造 初始質量就達到了54000噸 其中光燃料就有5萬噸 是非常誇張的一個項目 這個項目遇到了許多的問題 其中一個討論比較激烈 應該讓真人駕駛還是讓機器人駕駛呢? 當然有沒有人想要這張單程票也是個大問題 自然而然的 馮諾依曼探測器的想法就被複活了 如果說人類的生命體和思考能力是廣泛存在的 那就說明一個更古老也更先進的物種 可能已經做到了 如果外星文明真的存在 它們在三億年內就能發展出星際旅行的能力 並開始探索銀河系 它們需要的是一個能夠自我複製的通用航天器 一臺能夠製造任何設備的機器 馮諾依曼已經證明這樣的機器 在理論上是可行的 它們首先會被髮射到較近的恆星系統中 這個過程會不斷地重複 直到探測器覆蓋整個銀河系所有的恆星 有時候沒有找到證據並不代表沒有證據 太陽系很大 遠遠比人們想象的更大 而探測器可能是非常小的 到處都可能有探測器 在月球的隕石坑中 或者潛伏帶、小行星帶、顆粒箔帶中 僅顆粒箔帶就有一億個物體 我們只檢查過兩個 其中一個就非常可疑 它所指的物體就是MU69 這是一種相接雙星 它們彼此繞行 繞行一週只需要很短的時間 新視野號在2019年1月1號的歷史性飛躍期間 對它進行了研究 所獲得的圖像顯示 它像個煎餅一樣由近部連接 所以又名雪人 簡而言之 人類在探索宇宙包括我們的後院方面 可以說還沒有入門 纔剛剛開始 我們的太陽系中可能潛伏着大量的探測器 並積極地監視着我們 其中一些可能很久以前就無法運行 並且已經進入繞太陽運行的軌道 解決馮諾依曼和費米悖論的相關問題的唯一方法 時間和空間就像一個堅不可摧的牢籠 連光也要俯首稱臣 星際旅行是非常費時間的 雖然這個問題在科幻小說中已經被完美地解決 蟲洞、傳送等方式就深得我心 但實際上星際空間遠超我們的想象 就太陽系而言 都比我們想象的大多了 太陽和幾個行星都集中在中心很小的區域裏 光奧魯特雲的最大半徑就差不多一光年 而太陽的光傳到地球只需要幾分鐘 更不用說去其他的恆星系統了 離我們最近的比林星距離地球4.24光年 聽起來也沒多遠 但如果沒有超光速或者近光速的技術 去那裏幾乎是不可能的 以現在的極限速度航行 需要幾代人甚至幾十代人才能到達那裏 假如以24萬公里每小時的恆星速度飛向比林星 將需要19000年 超過600代人 熟悉加普的同學都應該知道這是什麼概念 根據美國宇航局的一份報告 如果讓火箭在40年內到達半人馬座阿爾法星 要攜帶將近100萬噸的燃料 目前科學家正在研究更有希望的新技術 比如核熱和核電推進 聚變推進 光翻 反物質引擎 甚至還有阿爾庫別爾驅逐驅動器 這樣的奇特概念 首先馬薩洛夫考慮了重力輔助 利用行星的引力來實現更高的速度 這種方式相當於從其他天體借電能量過來 迄今爲止已經有多個探測器利用引力彈弓的技術 達到了太陽系的逃逸速度 其中包括星驅者10、11號 旅行者1、2號 和新視野號 根據目前的速度 這些任務中最快的旅行者 將在7萬年後 到達半人馬座阿爾法星 不過引力彈弓技術是有許多條件限制的 比如太陽 你離得太近就可能被燒燬 離太遠速度又達不到 能達到旅行者1號的兩倍速度 就已經相當不容易了 這麼算到阿爾法至少也要3萬年 用NASA的研究作爲模板 對核能概念進行調整 馬薩洛夫得出結論 核電航天器可以在1500年內穿越一光年 而聚變航天器則要3000年 這麼算到達半人馬座阿爾法星的單程時間爲 6550年到13100年 當然這麼算都是基於理想狀態的 航天器加速和減速都非常耗時耗能 而且零部件使用幾千年不壞也不容易 基於多種因素 比如翻的材料和探測器是否可以納米微型化 都決定了航天器可以有多接近光速 對於光翻探測器的估計基於幾個因素 主要是翻的材料類型 鋁製翻比較慢 石墨烯翻更快 但是鋁翻所需的工業基礎比較簡單 要實現1000公里每秒的星際巡航速度 石墨烯可以在1000年內做到 如果要以300公里每秒的速度飛行數千年 那可能會用更保守的鋁 馬特洛夫的研究沒有提供反物質推進器的估值 因爲這項技術從目前來看是不可行的 即使是高度先進的文明可能也無法獲取足量的反物質 而反物質也被視爲開啓蟲洞的必要條件 有些技術是不可驗證的 甚至可能永遠都沒有機會 一個文明爲什麼會發射馮諾依曼探測器 關於此有許多猜想 有一些理論是比較受歡迎的 包括死後的生命 說的是一個即將滅亡的先進文明 會發射探測器來廣播信息 裏面可能包括他們的文化和成就 或者是告訴別人如何避免同樣的命運 現在還不算太晚之類的 更或者這只是一個他們存在的廣告 和旅行者帶出去的差不多 探測器也有可能採取潛伏者的形式 從遠處觀察地球 當然潛伏者也可能是壞的 當地球存在潛在威脅的時候 它就會啓動 也有人認爲 其中一些探測器可能就在月球上 我們對月當歌 人家就站在月球上盯着我們呢 真的不寒而慄 像奧默默這樣的星際物體 也是越研究越可疑 隨着微博的發射和探測技術的不斷升級 未來對星際物體的研究將會更加深入 另一個理論是配種理論 先進文明可能會選擇放棄 向遙遠的恆星發送載人飛船 因爲實在是太費時間了 所以他們換了個思路 改爲發射專有基因庫 或者受精卵的航天器 它們被大量的發射出來以後 在無垠的太空中漫遊 探測到適合他們的環境之後 就會做出反應 馬特洛夫引用了 蒂普勒1994年出版的《永生物理學》一書 其中詳細地闡述了人類有一天 如何通過探測器實現星際移民 正如馬特洛夫總結的那樣 馮諾依曼探測器 可以攜帶受精的人類卵子 以機器人的方式培養 當然一個更先進的文明 完全可以把細胞所攜帶的DNA數據化 創世紀計劃的創始人 創世紀的目的是將帶有基因工廠 或者低溫吊艙的航天器 發射到圍繞M型恆星運行的宜居行星 通過這些種子 整個生物種群 可以在原本不會出現生命的地方發展 簡單說 生命可以被種植 而且可以向宇宙深處傳播 馬特洛夫設想的最後一種可能性 在科幻小說裏得到了廣泛探討 先進的外星文明是否會 發射探測器來引導銀河系 或宇宙的進化呢 它的一個流行版本被稱爲遠古接觸輪 生命可能已經造訪過地球 並有意的引導人類的進化 這樣的概念在科幻電影中也經常可以看到 比如《悉尼之門》 《普羅米修斯》 我印象最深刻的 是2001《太空漫遊》中的黑色石碑 雖然這個理論的某些版本偏離了科學 是純粹的僞考古學 就好像說外星人建造了金字塔 但卡爾薩根認爲 遠古接觸輪也不應該被忽視 就像他在《宇宙中的智能生命》一書中所說的 這種接觸的證據 最後馬特洛夫得出結論 在尋找馮諾伊曼唐納西的證據時 人類天文學家可能會覺得 有必要將注意力集中在 類態的恆星上 這是人類習以爲常的偏見 以自己的認知爲中心 因爲這是我們所熟悉的 不過我猜測 外星智慧生命說不定也有這種偏見 然而最近的系外行星研究表明 M型恆星更容易尋找類D的系外行星 而且這些行星更有可能適合居住 如果一個先進的外星文明 和我們一樣在岩石行星上進化 它們不太可能忽視這些恆星系統 除了基於恆星分類進行搜索之外 馬特洛夫還考慮了 在太陽系中尋找唐納西的建議 這再次引發了對費米悖論的關注 除非人類是第一個太空文明 或者我們處於某種隔離之下 否則我們有理由懷疑 在太陽系中的某個地方 能夠找到這樣的唐納西 由於動態的地球生態系統 太空明顯是更好的搜尋目標 然而正如馬特洛夫之前所建議的那樣 在外太陽系中尋找遺體 將會有更大的成功機會 一個可能性相當大的地點 就是科伊伯代 科伊伯代見到 弗洛伊曼唐納西的優勢 是那裏有充足的建造材料 如果他們希望隱藏自己 那麼在太陽系外部放置唐納西 是最有意義的 科伊伯代就是我們展開搜索的最佳地點 尋找外星文明最難的部分是 我們給自己畫了一個框框 到目前爲止 我們還只知道一個支持生命的星球 和一個技術先進的文明 所以我們的搜尋活動 也就限制在我們所知道的 生物特種範圍之內了 我們被迫堅持了我們所知道的 並使用我們得出的結論 來幫助改進搜索 這是個死循環 但這種方法確實有很多好處 假設外星人受到 與我們相同的物理法則約束 而這些法則不會隨着位置 和時間的變化而改變 他們是否也會進化出好奇心 雖然對於外星人的生理學 心理學 通信或技術 沒有什麼明確的說法 但可以肯定的是 他們會同樣的有探索的動力 他們除了想看看宇宙外面有什麼 肯定也會對遠方的智慧物種感興趣 我們選好了探索的方向 除此之外 我們唯一能做的就是繼續尋找 直到我們看見那裏有什麼 已經很久沒露臉了 跟大家打個招呼 有人私信問我 怎麼這麼久沒更新 確實已經一個多星期了 一方面是因爲這幾天有點事 另一方面是因爲平時坐久了以後 腰揹負重感特別明顯 所以就乾脆休息幾天 碰巧 妙界品牌方給我送了一個按摩枕 我用了一段時間之後 還真的挺不錯 運轉起來特別安靜 它整個的外部材質都是軟軟的 摸上去很舒服 上面還有魔術貼帶子 可以綁在椅子上 鬆緊可調節 跟腰部貼合的很好 力道實打實的 按摩個15分鐘就足夠了 這個按摩枕非常的靈活 基本上可以全身使用 坐沙發上按一會脖子 時間過得飛快 上面有兩對字幕頭 三檔力度按需調節 平時就用兩檔 三檔放鬆一下小腿的肌肉正合適 它還有個熱敷的功能 這個女同胞會比較喜歡 這個是隨機附帶的車載充電頭 長途旅行 累了就按一會 脊柱健康不能忽視 按摩枕也只是起到緩解勞累的作用 身體上面真出了問題 咱們還是得去醫院 不能掉以輕心 他們家還支持一年質量問題免費換新 兩年質保 終身免費維修 對產品品質很有信心 千人體驗確實很不錯 評論區有優惠券可以領取 有需要的朋友可以買來試一試